基于Blackfin DSP的哮喘管理設(shè)備方案

位于以色列海法市的KarmelSonix公司推出了用于哮喘管理的醫(yī)療設(shè)備Wholter和Wheezometer，為全球超過3億名哮喘患者帶來能夠更輕松呼吸的福音。哮喘評估可用于確定復(fù)雜多變的肺部活動情況，必須及時并且十分準(zhǔn)確，以便確保患者得到適當(dāng)?shù)尼t(yī)療處理。在過去，只有肺活量儀才能提供這種程度的可靠性，但由于這些設(shè)備放在醫(yī)院或醫(yī)生辦公室中，在家中或送往醫(yī)院途中的哮喘患者可能因不能及時進(jìn)行檢測而陷入危險境地。

為使這種關(guān)鍵的患者監(jiān)護(hù)手段從醫(yī)院走入家庭，KarmelSonix公司選擇了ADI公司的高性能Blackfin數(shù)字信號處理器(DSP)和ADI公司的其它精密信號處理元器件，確保哮喘患者可以對提示哮喘發(fā)作且動態(tài)變化的關(guān)鍵指標(biāo)“喘息率”進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的評估。哮喘患者可使用這些設(shè)備進(jìn)行早期的自我癥狀評估以便為正確的用藥提供依據(jù)。KarmelSonix公司指出，ADI公司在醫(yī)療保健技術(shù)方面已確立領(lǐng)先的地位并積累了信號處理方面的專業(yè)經(jīng)驗，在產(chǎn)品設(shè)計階段可以從“整個信號鏈”的角度進(jìn)行考慮。正是Blackfin處理器的復(fù)雜計算處理能力、集成的RISC控制運算功能、低功耗需求、小尺寸以及緊密集成的外圍設(shè)備等諸多設(shè)計優(yōu)勢使得該公司成為這一技術(shù)領(lǐng)域的先鋒。

Wheezometer和Wholter均可看成是“無創(chuàng)性聲學(xué)技術(shù)”，能對不同程度哮喘患者提供監(jiān)測和數(shù)據(jù)記錄以協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行診斷。這兩種產(chǎn)品均依靠ADI公司的Blackfin數(shù)字信號處理器和其它高性能元器件進(jìn)行專門的聲音信號采集，并使用專有的肺部傳感器和先進(jìn)的信號處理技術(shù)來記錄聲音標(biāo)志。 這兩款產(chǎn)品中的Blackfin處理器采用KarmelSonix公司的專有算法對從附著在患者身上的傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將數(shù)據(jù)的頻譜顯示在一個便于觀看圖形的顯示屏上。

高性能的移動性

基于Blackfin BF525的Wheezometer是一種手持式自我評估設(shè)備，它從附著在患者身體上的傳感器采集數(shù)據(jù)然后進(jìn)行存儲和處理，并向患者顯示“喘息率”水平。Wheezometer設(shè)計小組選擇了ADI公司的產(chǎn)品來滿足該設(shè)備的移動性指標(biāo)：在 250MHz時功耗低至0.26mW/MHz、小體積，更為重要的是，能夠提供完整且具有價格競爭力的終端產(chǎn)品解決方案。

然而，移動能力只是設(shè)計目標(biāo)的一部分，醫(yī)療技術(shù)推動性能標(biāo)準(zhǔn)日益提高，這些設(shè)備必須達(dá)到嚴(yán)格的醫(yī)療器械精度水平。Blackfin處理器高達(dá)600MHz的魯棒性能、集成的單芯片DSP和控制功能以及廣泛的外設(shè)集，提供了醫(yī)用級別的性能水平。此外，為使產(chǎn)品保持小體積和優(yōu)化配置，用于處理大批量數(shù)據(jù)的各種固件已被植入到BF525的64k SRAM中。

在設(shè)計上，KarmelSonix 利用BF525的接口（包括SPI、SPORT、USB和串行端口）使Wheezometer設(shè)備具有豐富的特性和廣泛的外設(shè)連接能力，另外，為了增強信號鏈的有效性，該產(chǎn)品還使用ADI公司的AD8608低噪聲四路軌到軌I/O運算放大器和ADM708電壓監(jiān)控電路。在Wholter中，除了ADI公司的電壓監(jiān)控和放大器元件之外，還使用了ADI公司的AD7656六通道同步采樣雙極16位ADC。

連續(xù)的實時數(shù)據(jù)采集和信號處理

基于Blackfin BF524處理器的Wholter是一款24小時隨身監(jiān)測設(shè)備，可在較長時段內(nèi)監(jiān)測哮喘情況。Wholter可連續(xù)記錄兩個PPG (肺部聲學(xué))傳感器提供的呼吸和心率信息，然后以數(shù)字方式把這些數(shù)據(jù)存儲在閃存上，記錄時長為24小時。記錄周期過后，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)會上傳到醫(yī)生的診斷系統(tǒng)。對于無法配合傳統(tǒng)呼吸測試的患者(如嬰兒和老年人)，Blackfin處理器能夠快速準(zhǔn)確地讀取基于傳感器的信息，這一點對臨床診斷而言特別重要。

借助一體化的開發(fā)環(huán)境縮短產(chǎn)品上市時間

與所有創(chuàng)新一樣，上市時間是產(chǎn)品成功的一個重要因素。一旦選擇將處理能力、控制功能和I/O連接集成在一起的Blackfin處理器，開發(fā)者就擁有極大的靈活性來設(shè)計和實現(xiàn)其產(chǎn)品。而ADI公司的VisualDSP + +?集成開發(fā)環(huán)境幫助KarmelSonix公司加快了開發(fā)速度。ADI公司的評估板允許在硬件投入生產(chǎn)時并行地進(jìn)行軟件代碼開發(fā)，使KarmelSonix公司極大地優(yōu)化了內(nèi)部資源。另外，現(xiàn)成的ADI庫加快了軟件測試的速度，而且，這些庫具有足夠的靈活性，可包含在最終設(shè)計中。

KarmelSonix仍在繼續(xù)致力于開發(fā)肺部和呼吸道領(lǐng)域的創(chuàng)新且便利的技術(shù)，目前，有4個以ADI公司技術(shù)為核心的醫(yī)療儀器開發(fā)項目正在進(jìn)行中。他們將設(shè)計成功歸功于Blackfin處理器的性能、連接能力、ADI公司的其它集成信號處理元器件以及一體化開發(fā)環(huán)境，該環(huán)境可顯著減少開發(fā)時間和工作量。